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[摘 要]湿陷性黄土遇水浸湿时，土的强度会显著降低，在附加压力或在附加压力与土的自重压力下引起的湿陷变形，对基础危害大；本文通过对陇西地区湿陷性黄土特性进行分析，总结±800kV酒湖线施工经验，提出铁塔基础施工应对措施。
[关键词]湿陷性黄土；湿陷系数；因地制宜；基础施工。
中图分类号：TU783 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）42-0264-02
1、前言
湿陷性黄土是一种非饱和的欠压土，具有大孔隙和垂直节理，在天然湿度下，其压缩性较低，强度高，但遇水浸湿时，土的强度会显著降低，在附加压力或在附加压力与土的自重压力下引起的湿陷变形，是一种下沉量大、下沉速度快的失稳性变形，对基础等建筑物危害性大。
我国湿陷性黄土主要分布在山西、陕西、甘肃的大部分地区，河南西部和宁夏、青海、河北的部分地区，此外，新疆、内蒙、山东、辽宁、黑龙江等省的局部地区亦分布有湿陷性黄土。
湿陷性黄土地域差别大，地基土的湿陷等级不同，其湿陷量和自重湿陷量亦差别较大，因此湿陷性黄土的施工应根据地区黄土特点和实际试验确定黄土湿陷等级，因地制宜采取合理的措施进行防治。
2、陇西地区湿陷性黄土特性
±800kV酒湖线途径甘肃陇西地区，湿陷性黄土分布广泛。陇西地区自重湿陷性黄土分布广泛，湿陷性黄土层厚度通常大于10m，地基湿陷性等级多为Ⅲ～Ⅳ级，湿陷性敏感。陇西地区湿陷性黄土的主要物理力学指标如表1。
湿陷性黄土湿陷变形的主要指标：湿陷系数，湿陷的起始压力和湿陷的起始含水量，其中以湿陷系数最为重要。湿陷系数是单位厚度土样在土自重压力或自重压力与附加压力共同作用下浸水所产生的湿陷量。它的大小反映了黄土对水的敏感程度，湿陷系数越大，表示土受水浸湿后的湿陷量越大，因而对建筑物的危害越大，反之，则小。
湿陷系数在工程中主要用于：1）判别黄土的湿陷性；2）鉴别湿陷性黄土湿陷性的强弱；3）预估湿陷性黄土地基的湿陷量。对黄土湿陷性的判别，按现行《湿陷性黄土地区建筑规范》，以0.015作为界限值，大于或等于0.015，则定为湿陷性黄土，小于0.015则定为非湿陷性黄土。
湿陷性黄土湿陷系数一般通过室内压缩仪进行测试，并按下式计算湿陷系数的：
（式1）
式中：——为土样在压力p作用时下沉稳定后的高度；
——为上述加压稳定后的土样，在浸水作用下，下沉稳定后的高度；
——为土样的原始高度；
——为土样在压力p作用下下沉稳定后的孔隙比；
——為上述加压稳定后土样在浸水作用下下沉稳定后的孔隙比；
——为土样的原始孔隙比。
利用湿陷系数，可大致判断湿陷性黄土湿陷性的强弱，《湿陷性黄土地区建筑规范》规定：≤0.03为湿陷性轻微；0.03<≤0.07为湿陷性中等；>0.07为湿陷性强烈。
根据酒湖线定西地区岩土勘测结果，线路沿线自重湿陷黄土层厚度为15～30m，按《湿陷性黄土地区建筑规范》，地基土的湿陷量和自重湿陷量均达到Ⅲ～Ⅳ级湿陷等级，也就是达到严重和很严重的等级，黄土湿陷性表现非常强烈。
3、湿陷性黄土地基处理方式
湿陷性黄土的地基处理，在处理深度和处理范围上区分：1）浅处理，即消除建筑物地基的部分湿陷量；2）深基础处理，即消除建筑物地基的全部湿陷量，这种方法包括采用桩基础或深基础穿透全部的湿陷性黄土层。
在湿陷性黄土地区设计施工应对措施主要有地基处理措施、防水措施和结构措施三种。
（1）地基处理的常用方法有垫层、重锤夯实、强夯、土（或灰土）桩挤密和深层孔内夯扩等，可以完全或部分消除地基的湿陷性，或采用桩基础或深基础穿透湿陷性黄土层，使建筑物基础坐落在密实的非湿性土层上，保证建筑物的安全和正常使用。
（2）防水措施使用以防止大气降水、生产和生活用水以及浸入地基，其中包括场地排水、地面的防水、排水沟和管道的排水、防水等，是湿陷性黄土地区建筑物设计施工中不可缺少的措施。
（3）结构措施的作用是使建筑物适应或减少不均匀沉降所造成的危害。该方法在输电线路基础施工中应用较少。
当前输电线路基础设计施工主要综合采用前面2种方法来应对湿陷性黄土。目前我国湿陷性黄土地区基础施工应对措施，以重锤表层夯实、灰土垫层、强夯、深层孔内夯扩、桩基础应用较多，经验比较丰富。
输电线路工程在湿陷性黄土地区常采用的基础型式有：板式基础、原状土基础、桩基础等。
4、板式基础在湿陷性黄土地区应对措施
板式基础主要适用于湿陷性黄土层厚度不大于10m的场地，在非自重湿陷性黄土地区使用效果较好，一般需要采取换土、灰土垫层、夯实等地基处理方式，防止基础不均匀沉降。
4.1 灰土垫层
板式基础灰土垫层施工将处理基坑底部的湿陷黄土挖去，用素土（多用原开挖黄土）和灰土（灰土比一般为3：7或2：8）在最优含水量状态下分层回填压实。垫层的厚度根据地质情况及基础设计承载力确定，一般厚度1-6m，以减少地基的压缩性，提高地基的承载力，降低土的渗透性或起隔水作用。
在板式基础下设置一定宽度的灰土垫层，有利于途中应力的扩散，增强地基的稳定性，垫层的宽度超过基础底面宽度不能太小，否则地基受水浸湿后不能有效地防止土的侧向挤出，湿陷变形仍然较大。因此，垫层每边超出基础底面的宽度不得小于垫层厚度的一半，其超过宽度按下式计算：
B=b+2z*tanθ+c （式2）
式中：B——为需处理土层底面的宽度，m；
b——为板式基础边的宽度，m； z——为基础底面至处理土层底面的距离；
c——为考虑施工机具影响而外设的附加宽度，宜为20cm；
θ——为地基压力扩散线与垂直线的夹角，宜为22-30度，用素土处理宜取小值，用灰土处理宜取大值。
垫层质量由压实系数控制，并应符合下列要求：1）垫层厚度不大于3米时，其压实系数不得小于0.93；2）垫层厚度大于3米时，其压实系数不宜小于0.95。
灰土垫层施工时，先将处理范围内的湿陷性黄土全部挖出，并对底部进行夯实或压实。然后将就地挖出的粘土配成相当于最优含水量的土料，根据选用的碾压（或夯实）机械，按一定厚度分层铺土，分层碾压（或夯实）直到设计标高为止。灰土垫层所用土料不得采用有机质含量大于8%的种植土、建筑垃圾和冻土等。灰土的土料应预过筛，其粒径不得大于15mm，石灰宜用熟石灰经过筛后使用，粒径不得大于5mm，且不得夹有未熟化的生石灰块粒。施工时所用的机械一般采用重锤、羊足碾、蛙式夯机等。其每层铺土厚度以及灰土或土料的含水量，根据选用的施工机械确定。选用的含水量应接近最优含水量，最优含水量一般通过击实试验确定，垫层施工质量检测应在每层表面下2/3厚度处取样，检测土的干密度，取样数量不应小于下列规定：①整片垫层，每100m2每层3处；②矩形（或方形）基础底面下的垫层，每层2处。
4.2 防水措施
灰土垫层施工过程中应采取有效防水措施，做好基面排水，搭设防雨棚，基坑底部严禁进水。施工过程中蓄水坑应设置在基坑边缘25m以外的地方，并采取有效的防渗、防漏措施。基础成型分层回填夯实后，应对基面进行防水处理，不得出现积水现象。
5、原状土基础在湿陷性黄土地区应对措施
原状土基础包括掏挖基础、人工挖孔基础等，一般适用在湿陷性黄土厚度超过10m的场地。原状土基础必须穿透湿陷性黄土层，底部应支撑在可靠的岩（或）土层中。陇西地区黄土密度达到中密、密实的条件下，其承载力较好，可作为持力层。
原状土基础开挖以人工开挖为主，地形条件较好，机械可以到达的地区宜优先采用旋挖钻机、机械洛阳铲等进行机械开挖。陇西地区黄土坚硬度不高，容易开挖，基础开挖主要需采取有效的方塌方措施。
（1）护壁制作
人工开挖时做好护壁是防止塌方的关键。首先应仔细研究每基桩号地质特点，根据土质及湿陷性黄土层（黄土密度疏松、稍密）厚度，合理计算护壁高度。护壁应穿透湿陷性黄土层，达到黄土密度中密、密实的土层，一般超过湿陷性土层1m即可，黄土达到中密、密实的土层后基本不具有湿陷性，其自身承载力、支撑力较强，不宜塌方。
护壁锁扣设置，在坑口深度为500～1000mm的范围内进行混凝土护壁处理。护壁一次浇制完成，壁厚按200mm取用，混凝土等级为应与基础本体相同。护壁施工见图1所示。
基坑开挖过程中，护壁要逐段施工，每段护壁长度1000mm，厚度100mm，混凝土强度等级与基础本体一致。施工顺序：掏挖→护壁→掏挖→护壁进行循环施工，以每一节作为一个施工循环，即挖好一节就要浇灌一节混凝土护壁，混凝土达到一定强度（2.5-3.0Mpa）方可拆模，一般在浇制24小时后方可拆除，天气寒冷时应采取生火保温养护，然后继续下挖。护壁的按设计绑扎钢筋，竖向钢筋应上下搭接，搭接长度500mm。
（2）人工扩孔
人工扩孔时，坑底预留四个方向约200mm宽的土柱（如图2阴影部分）以防塌方，扎筋浇制前，最后挖掉图2中阴影部分预留的土柱，顺序为A、B、C、D。
（3）弃土及重物堆放
坑口5m范围内不得堆放砂石、钢筋等重物，规划运输车辆行驶路线，防止扰动基坑。开挖的弃土向基础外侧方向堆弃，距离基坑的边沿不小于5m，防止外部压力引起湿陷性黄土塌方。
（4）防水措施
施工过程中做好基面排水，搭设防雨棚，基坑底部严禁进水。蓄水坑应设置在下坡侧，距离基坑边沿不小于25m，并采取有效的防渗、防漏措施。基础成型后，应修散水基面或设置排水沟等排水措施，基面不得出现积水现象。
低洼地段、农田等容易积水的桩位还应设置2：8灰土隔水层，防止积水渗入基础周围土层，影响塔位安全。2：8灰土防水层一般从地面以下1m开始，换以500mm厚2：8灰土垫层，其上再铺设至少600mm厚黄土，隔水层宽度为：直线塔每边超出基础1500mm，转角塔每边超出基础2000mm。隔水层示意图如图3所示。
6、桩基础在湿陷性黄土地区应对措施
桩基础一般采用人工挖孔桩基础和钻孔灌注桩基础，一般适用在湿陷性黄土厚度超過15m的场地。人工挖孔桩基础采用人工或机械开挖时，其应对湿陷性黄土的措施同原状土基础基本相同。若采用钻孔灌注桩基础，一般采用“干作业”的施工方法，即采用旋挖钻进行机械成孔。若地下水位较高，机械成孔难以施工时，可采用泥浆护壁钻孔施工，但应仔细查看设计地质报告，必要时重新做地质勘测，详细了解桩位周围地质情况，看其是否满足泥浆护壁施工条件，防止泥浆水对周围环境的不利影响。
7、结束语
湿陷性黄土是一种特殊土，其就“像烤干的面包片”，正常情况下比较坚硬，但遇水产生湿陷变形，承载力明显降低的特性，对基础等建筑物有较大危害。输电线路铁塔基础施工过程中遇到湿陷性黄土地质，必须详细调查湿陷性黄土物理力学相关参数指标，根据其地区特性因地制宜合理制定施工应对措施，确保施工安全质量。
参考文献
[1] 《湿陷性黄土地区建筑规范》（BG50025-2004）.
[2] 《酒湖线基础施工图纸》（中南电力勘测设计院）.
[关键词]湿陷性黄土；湿陷系数；因地制宜；基础施工。
中图分类号：TU783 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）42-0264-02
1、前言
湿陷性黄土是一种非饱和的欠压土，具有大孔隙和垂直节理，在天然湿度下，其压缩性较低，强度高，但遇水浸湿时，土的强度会显著降低，在附加压力或在附加压力与土的自重压力下引起的湿陷变形，是一种下沉量大、下沉速度快的失稳性变形，对基础等建筑物危害性大。
我国湿陷性黄土主要分布在山西、陕西、甘肃的大部分地区，河南西部和宁夏、青海、河北的部分地区，此外，新疆、内蒙、山东、辽宁、黑龙江等省的局部地区亦分布有湿陷性黄土。
湿陷性黄土地域差别大，地基土的湿陷等级不同，其湿陷量和自重湿陷量亦差别较大，因此湿陷性黄土的施工应根据地区黄土特点和实际试验确定黄土湿陷等级，因地制宜采取合理的措施进行防治。
2、陇西地区湿陷性黄土特性
±800kV酒湖线途径甘肃陇西地区，湿陷性黄土分布广泛。陇西地区自重湿陷性黄土分布广泛，湿陷性黄土层厚度通常大于10m，地基湿陷性等级多为Ⅲ～Ⅳ级，湿陷性敏感。陇西地区湿陷性黄土的主要物理力学指标如表1。
湿陷性黄土湿陷变形的主要指标：湿陷系数，湿陷的起始压力和湿陷的起始含水量，其中以湿陷系数最为重要。湿陷系数是单位厚度土样在土自重压力或自重压力与附加压力共同作用下浸水所产生的湿陷量。它的大小反映了黄土对水的敏感程度，湿陷系数越大，表示土受水浸湿后的湿陷量越大，因而对建筑物的危害越大，反之，则小。
湿陷系数在工程中主要用于：1）判别黄土的湿陷性；2）鉴别湿陷性黄土湿陷性的强弱；3）预估湿陷性黄土地基的湿陷量。对黄土湿陷性的判别，按现行《湿陷性黄土地区建筑规范》，以0.015作为界限值，大于或等于0.015，则定为湿陷性黄土，小于0.015则定为非湿陷性黄土。
湿陷性黄土湿陷系数一般通过室内压缩仪进行测试，并按下式计算湿陷系数的：
（式1）
式中：——为土样在压力p作用时下沉稳定后的高度；
——为上述加压稳定后的土样，在浸水作用下，下沉稳定后的高度；
——为土样的原始高度；
——为土样在压力p作用下下沉稳定后的孔隙比；
——為上述加压稳定后土样在浸水作用下下沉稳定后的孔隙比；
——为土样的原始孔隙比。
利用湿陷系数，可大致判断湿陷性黄土湿陷性的强弱，《湿陷性黄土地区建筑规范》规定：≤0.03为湿陷性轻微；0.03<≤0.07为湿陷性中等；>0.07为湿陷性强烈。
根据酒湖线定西地区岩土勘测结果，线路沿线自重湿陷黄土层厚度为15～30m，按《湿陷性黄土地区建筑规范》，地基土的湿陷量和自重湿陷量均达到Ⅲ～Ⅳ级湿陷等级，也就是达到严重和很严重的等级，黄土湿陷性表现非常强烈。
3、湿陷性黄土地基处理方式
湿陷性黄土的地基处理，在处理深度和处理范围上区分：1）浅处理，即消除建筑物地基的部分湿陷量；2）深基础处理，即消除建筑物地基的全部湿陷量，这种方法包括采用桩基础或深基础穿透全部的湿陷性黄土层。
在湿陷性黄土地区设计施工应对措施主要有地基处理措施、防水措施和结构措施三种。
（1）地基处理的常用方法有垫层、重锤夯实、强夯、土（或灰土）桩挤密和深层孔内夯扩等，可以完全或部分消除地基的湿陷性，或采用桩基础或深基础穿透湿陷性黄土层，使建筑物基础坐落在密实的非湿性土层上，保证建筑物的安全和正常使用。
（2）防水措施使用以防止大气降水、生产和生活用水以及浸入地基，其中包括场地排水、地面的防水、排水沟和管道的排水、防水等，是湿陷性黄土地区建筑物设计施工中不可缺少的措施。
（3）结构措施的作用是使建筑物适应或减少不均匀沉降所造成的危害。该方法在输电线路基础施工中应用较少。
当前输电线路基础设计施工主要综合采用前面2种方法来应对湿陷性黄土。目前我国湿陷性黄土地区基础施工应对措施，以重锤表层夯实、灰土垫层、强夯、深层孔内夯扩、桩基础应用较多，经验比较丰富。
输电线路工程在湿陷性黄土地区常采用的基础型式有：板式基础、原状土基础、桩基础等。
4、板式基础在湿陷性黄土地区应对措施
板式基础主要适用于湿陷性黄土层厚度不大于10m的场地，在非自重湿陷性黄土地区使用效果较好，一般需要采取换土、灰土垫层、夯实等地基处理方式，防止基础不均匀沉降。
4.1 灰土垫层
板式基础灰土垫层施工将处理基坑底部的湿陷黄土挖去，用素土（多用原开挖黄土）和灰土（灰土比一般为3：7或2：8）在最优含水量状态下分层回填压实。垫层的厚度根据地质情况及基础设计承载力确定，一般厚度1-6m，以减少地基的压缩性，提高地基的承载力，降低土的渗透性或起隔水作用。
在板式基础下设置一定宽度的灰土垫层，有利于途中应力的扩散，增强地基的稳定性，垫层的宽度超过基础底面宽度不能太小，否则地基受水浸湿后不能有效地防止土的侧向挤出，湿陷变形仍然较大。因此，垫层每边超出基础底面的宽度不得小于垫层厚度的一半，其超过宽度按下式计算：
B=b+2z*tanθ+c （式2）
式中：B——为需处理土层底面的宽度，m；
b——为板式基础边的宽度，m； z——为基础底面至处理土层底面的距离；
c——为考虑施工机具影响而外设的附加宽度，宜为20cm；
θ——为地基压力扩散线与垂直线的夹角，宜为22-30度，用素土处理宜取小值，用灰土处理宜取大值。
垫层质量由压实系数控制，并应符合下列要求：1）垫层厚度不大于3米时，其压实系数不得小于0.93；2）垫层厚度大于3米时，其压实系数不宜小于0.95。
灰土垫层施工时，先将处理范围内的湿陷性黄土全部挖出，并对底部进行夯实或压实。然后将就地挖出的粘土配成相当于最优含水量的土料，根据选用的碾压（或夯实）机械，按一定厚度分层铺土，分层碾压（或夯实）直到设计标高为止。灰土垫层所用土料不得采用有机质含量大于8%的种植土、建筑垃圾和冻土等。灰土的土料应预过筛，其粒径不得大于15mm，石灰宜用熟石灰经过筛后使用，粒径不得大于5mm，且不得夹有未熟化的生石灰块粒。施工时所用的机械一般采用重锤、羊足碾、蛙式夯机等。其每层铺土厚度以及灰土或土料的含水量，根据选用的施工机械确定。选用的含水量应接近最优含水量，最优含水量一般通过击实试验确定，垫层施工质量检测应在每层表面下2/3厚度处取样，检测土的干密度，取样数量不应小于下列规定：①整片垫层，每100m2每层3处；②矩形（或方形）基础底面下的垫层，每层2处。
4.2 防水措施
灰土垫层施工过程中应采取有效防水措施，做好基面排水，搭设防雨棚，基坑底部严禁进水。施工过程中蓄水坑应设置在基坑边缘25m以外的地方，并采取有效的防渗、防漏措施。基础成型分层回填夯实后，应对基面进行防水处理，不得出现积水现象。
5、原状土基础在湿陷性黄土地区应对措施
原状土基础包括掏挖基础、人工挖孔基础等，一般适用在湿陷性黄土厚度超过10m的场地。原状土基础必须穿透湿陷性黄土层，底部应支撑在可靠的岩（或）土层中。陇西地区黄土密度达到中密、密实的条件下，其承载力较好，可作为持力层。
原状土基础开挖以人工开挖为主，地形条件较好，机械可以到达的地区宜优先采用旋挖钻机、机械洛阳铲等进行机械开挖。陇西地区黄土坚硬度不高，容易开挖，基础开挖主要需采取有效的方塌方措施。
（1）护壁制作
人工开挖时做好护壁是防止塌方的关键。首先应仔细研究每基桩号地质特点，根据土质及湿陷性黄土层（黄土密度疏松、稍密）厚度，合理计算护壁高度。护壁应穿透湿陷性黄土层，达到黄土密度中密、密实的土层，一般超过湿陷性土层1m即可，黄土达到中密、密实的土层后基本不具有湿陷性，其自身承载力、支撑力较强，不宜塌方。
护壁锁扣设置，在坑口深度为500～1000mm的范围内进行混凝土护壁处理。护壁一次浇制完成，壁厚按200mm取用，混凝土等级为应与基础本体相同。护壁施工见图1所示。
基坑开挖过程中，护壁要逐段施工，每段护壁长度1000mm，厚度100mm，混凝土强度等级与基础本体一致。施工顺序：掏挖→护壁→掏挖→护壁进行循环施工，以每一节作为一个施工循环，即挖好一节就要浇灌一节混凝土护壁，混凝土达到一定强度（2.5-3.0Mpa）方可拆模，一般在浇制24小时后方可拆除，天气寒冷时应采取生火保温养护，然后继续下挖。护壁的按设计绑扎钢筋，竖向钢筋应上下搭接，搭接长度500mm。
（2）人工扩孔
人工扩孔时，坑底预留四个方向约200mm宽的土柱（如图2阴影部分）以防塌方，扎筋浇制前，最后挖掉图2中阴影部分预留的土柱，顺序为A、B、C、D。
（3）弃土及重物堆放
坑口5m范围内不得堆放砂石、钢筋等重物，规划运输车辆行驶路线，防止扰动基坑。开挖的弃土向基础外侧方向堆弃，距离基坑的边沿不小于5m，防止外部压力引起湿陷性黄土塌方。
（4）防水措施
施工过程中做好基面排水，搭设防雨棚，基坑底部严禁进水。蓄水坑应设置在下坡侧，距离基坑边沿不小于25m，并采取有效的防渗、防漏措施。基础成型后，应修散水基面或设置排水沟等排水措施，基面不得出现积水现象。
低洼地段、农田等容易积水的桩位还应设置2：8灰土隔水层，防止积水渗入基础周围土层，影响塔位安全。2：8灰土防水层一般从地面以下1m开始，换以500mm厚2：8灰土垫层，其上再铺设至少600mm厚黄土，隔水层宽度为：直线塔每边超出基础1500mm，转角塔每边超出基础2000mm。隔水层示意图如图3所示。
6、桩基础在湿陷性黄土地区应对措施
桩基础一般采用人工挖孔桩基础和钻孔灌注桩基础，一般适用在湿陷性黄土厚度超過15m的场地。人工挖孔桩基础采用人工或机械开挖时，其应对湿陷性黄土的措施同原状土基础基本相同。若采用钻孔灌注桩基础，一般采用“干作业”的施工方法，即采用旋挖钻进行机械成孔。若地下水位较高，机械成孔难以施工时，可采用泥浆护壁钻孔施工，但应仔细查看设计地质报告，必要时重新做地质勘测，详细了解桩位周围地质情况，看其是否满足泥浆护壁施工条件，防止泥浆水对周围环境的不利影响。
7、结束语
湿陷性黄土是一种特殊土，其就“像烤干的面包片”，正常情况下比较坚硬，但遇水产生湿陷变形，承载力明显降低的特性，对基础等建筑物有较大危害。输电线路铁塔基础施工过程中遇到湿陷性黄土地质，必须详细调查湿陷性黄土物理力学相关参数指标，根据其地区特性因地制宜合理制定施工应对措施，确保施工安全质量。
参考文献
[1] 《湿陷性黄土地区建筑规范》（BG50025-2004）.
[2] 《酒湖线基础施工图纸》（中南电力勘测设计院）.